На Меркурии может быть всего 37% диоксида кремния

Поверхность Меркурия может быть значительно беднее диоксидом кремния (SiO₂), чем предполагали прежние оценки. Новое исследование даёт ориентировочное содержание около 37% SiO₂ по массе в силикатном материале поверхности — против примерно 49–60% в предыдущих расчётах.140

Если результат подтвердится, он укажет на необычно горячую и масштабную плавку недр Меркурия, породившую его вулканические породы. Но у вывода есть важная оговорка: планета сформировалась в крайне бедной кислородом среде. Поэтому часть кремния могла оказаться не в составе диоксида кремния, а в металлической форме или в составе карбида кремния.3342

Как учёные оценили состав поверхности

Ни один космический аппарат пока не садился на Меркурий для прямого анализа пород, и образцы с планеты на Землю не доставлялись. Поэтому исследователи использовали косвенный инфракрасный метод, основанный на так называемой особенности Кристиансена — характерном максимуме излучательной способности материала. Его положение меняется в зависимости от содержания диоксида кремния в силикатах.130

Сначала команда изготовила и изучила в лаборатории стеклянные шарики с составами, близкими к составам планетных поверхностей. Эти измерения позволили установить эмпирическую связь между длиной волны особенности Кристиансена и долей SiO₂ в стекле.

Затем метод проверили на Луне. Исследователи применили к инфракрасным наблюдениям лунной поверхности карту содержания SiO₂, а полученный результат сопоставили с образцами, доставленными экспедициями Apollo, Luna и Chang’e. Такое сравнение стало независимой проверкой калибровки перед её применением к телескопическим наблюдениям Меркурия.1

Поэтому показатель 37% — не результат прямого химического анализа. Точнее всего его понимать как приблизительный силикатный эквивалент содержания SiO₂, выведенный из инфракрасного сигнала поверхности.

Что низкая доля SiO₂ говорит о вулканизме Меркурия

Если оценка верна, она поддерживает более экстремальную картину вулканической истории планеты. Гладкие равнины занимают значительную часть поверхности Меркурия и, как считается, в основном сформировались в результате вулканизма.3637

Лавы с настолько низким содержанием кремнезёма могли возникнуть при необычно высокой степени частичного плавления мантии — вероятно, более горячей и расплавленной на большей глубине, чем предполагают стандартные модели.140 Таким образом, нынешняя поверхность Меркурия может сохранять следы особенно интенсивного раннего этапа формирования планеты, её дифференциации и вулканической активности.

При этом исследование не определяет единственную температуру мантии, глубину плавления или конкретный геологический сценарий. Такие выводы зависят от того, насколько лабораторные силикатные стёкла соответствуют химически необычным породам Меркурия.

Почему кремний мог быть не связан с кислородом

Меркурий — одна из наиболее восстановленных, то есть сформировавшихся в бедной кислородом среде, планет земной группы. Наблюдения указывают на высокое содержание серы и относительно низкие количества железа и кислорода — признаки очень низкой окислительной способности среды, в которой формировалась планета.334244

При таких условиях весь кремний не обязан соединяться с кислородом. Часть его могла существовать в восстановленных формах, например как металлический кремний или карбид кремния. Эти фазы способны изменить инфракрасный сигнал так, что он будет выглядеть как признак силикатной поверхности с необычно низким содержанием SiO₂.40

Именно поэтому цифру 37% не следует трактовать как окончательный ответ на вопрос о доле всего кремнийсодержащего вещества на Меркурии. Это низкая оценка содержания силикатного диоксида кремния при допущениях, использованных в калибровке метода.

Как BepiColombo проверит гипотезу

Совместная миссия Европейского космического агентства (ESA) и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) BepiColombo уже приближается к ключевому этапу полёта. Отделение модуля перелёта к Меркурию запланировано на 3 сентября 2026 года, начало вывода аппаратов на орбиту — на 21 ноября 2026 года, а полноценная научная программа должна стартовать в апреле 2027 года.172426

Инструмент MERTIS будет наблюдать Меркурий в тепловом инфракрасном диапазоне, включая область спектра, где проявляется особенность Кристиансена.30 В отличие от прежних наблюдений, дававших усреднённый сигнал всего диска планеты, MERTIS сможет связать инфракрасные данные с отдельными регионами и геологическими структурами.

Наблюдения помогут выяснить:

• действительно ли низкая оценка содержания SiO₂ характерна для большей части поверхности Меркурия;
• различается ли состав вулканических равнин, кратерированных участков и других геологических областей;
• указывают ли региональные закономерности на необычно глубокое плавление мантии;
• подтверждают ли данные других приборов, что часть кремния находится в восстановленных металлических или карбидных фазах.

Пока наиболее обоснованный вывод остаётся осторожным, но важным: вулканическая поверхность Меркурия может быть гораздо беднее кремнезёмом, чем считалось. Это может свидетельствовать об исключительно горячей и глубокой плавке мантии, ещё более необычной химии планеты или сочетании обоих факторов.